Ein an der KAUST entwickelter wasserspaltender Photokatalysator auf der Basis eines metallorganischen Ger\u00fcstes (metal organic framework, MOF) hat die Forscher der Erzeugung von sauberem Wasserstoffbrennstoff unter Verwendung von Sonnenlicht einen Schritt n\u00e4her gebracht.<\/p>\n
“Die Nutzung der Sonnenenergie zur effizienten Herstellung gr\u00fcner Brennstoffe ist f\u00fcr viele Katalyseforscher das ultimative Ziel”, sagt Jorge Gascon, Direktor des KAUST-Katalysezentrums, der die Forschung leitete. Es bleibt jedoch nach wie vor eine Herausforderung, effiziente, langlebige und kosteng\u00fcnstige wasserspaltende Photokatalysatoren zu finden.<\/p>\n
In Gascons Team besteht das Ziel darin, MOFs einzusetzen, um nachhaltige photokatalytische wasserspaltende Materialien zu finden. “Wir arbeiten mit MOFs, weil sie wie ein LEGO-Bauspielzeug sind – man hat verschiedene Teile, mit denen man spielen und variieren kann, um die gew\u00fcnschten Eigenschaften zu erhalten”, sagt Nikita Kolobov, ein Mitglied des Gascon-Teams.<\/p>\n
MOFs bestehen aus Metallionen, die durch organische Linker auf Kohlenstoffbasis in einem hochgradig regelm\u00e4\u00dfigen und sich wiederholenden zwei- oder dreidimensionalen Array verbunden sind. Durch Variation des Metalls und der organischen Komponente kann eine vielf\u00e4ltige Familie von Materialien hergestellt werden. “Diese Modularit\u00e4t macht MOFs zu einer ausgezeichneten Plattform f\u00fcr die Entwicklung eines grundlegenden Verst\u00e4ndnisses photokatalytischer Prozesse”, sagt Gascon. “Wir k\u00f6nnen neue Konzepte in der Photokatalyse evaluieren, die sich mit anderen Materialklassen nur schwer oder gar nicht entwickeln und evaluieren lassen”.<\/p>\n
F\u00fcr ihre j\u00fcngste Arbeit schufen Gascon, Kolobov, Amandine Cadiau und ihre Kollegen ein MOF, das Titanmetallionen mit H4TBAPy verwendete, einem organischen Linker, der bekannterma\u00dfen Energie aus einem breiten Spektrum von Sonnenlicht absorbiert. Durch die Kombination von H4TBAPy mit Titan wollte das Team ein Material schaffen, das diese Energie effizient nutzen kann.<\/p>\n
Das Titan in der lichtaktivierten MOF hatte die idealen Energieniveaus f\u00fcr den Wasserstofferzeugungsteil der photokatalytischen Wasserspaltung, wie das Team zeigte. “Der organische Teil des MOF wirkte wie eine Antenne, die Licht sammelte und diese Energie an den Metallknoten \u00fcbertrug, der ihn aktivierte, um katalytische Transformationen durchzuf\u00fchren”, sagt Kolobov.<\/p>\n
“Obwohl die Reaktionsaktivit\u00e4t des neuen MOF bei der Wasserstoffentwicklung im Vergleich zu einigen anorganischen Halbleitern bescheiden war, geh\u00f6rt seine Leistung bereits zu den besten MOF-Materialien auf Titanbasis”, sagt Kolobov. “MOFs stecken noch in den Kinderschuhen, wenn es um photokatalytische Anwendungen geht”, f\u00fcgt er hinzu. “Wir glauben, dass der modulare Ansatz f\u00fcr ihre Konstruktion unbegrenzte M\u00f6glichkeiten zur Leistungsverbesserung bietet, und wir unternehmen die ersten Schritte in diese Richtung”.<\/p>\n
“Jeder Schritt zum besseren Verst\u00e4ndnis der Funktionsweise von Katalysatoren unter Lichtbeleuchtung ist wichtig”, sagt Gascon. “Unser Hauptziel im Moment ist es, neue MOF-Strukturen zu entwickeln, die in der Lage sind, die gesamte Wasserspaltung effizient durchzuf\u00fchren.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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